[发明专利]一种水稻抽穗期相关基因OsJMJ718及其编码蛋白的应用

说明书

本发明公开了一种水稻抽穗期相关基因OsJMJ718及其编码蛋白在调控水稻抽穗期中的应用。本发明将构建的OsJMJ718基因敲除表达载体pYLCRISPR/Cas9‑MH‑OsJMJ718转化到水稻中花11，获得OsJMJ718基因突变的水稻植株；结果显示，在短日照条件下，与野生型水稻相比，OsJMJ718基因突变植株的抽穗期延迟、产量增加；表明OsJMJ718基因可调控水稻抽穗期，因此该种质可以应用于水稻育种，能延长单季稻的生育期，显著增加水稻产量、从而提高生产效率。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，更具体地，涉及一种水稻抽穗期相关基因OsJMJ718及其编码蛋白在控制水稻粒型中的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是世界重要粮食作物之一，全世界半数以上的人口以其为主食，水稻生产是关系到国计民生的大事，与我国粮食安全保障密切相关。

水稻抽穗期(Heading date，Hd)是指水稻从播种到抽穗(开花)所经历的时间。抽穗期是影响水稻种植和生产的最重要因素之一，决定着水稻的种植区域和产量等其他农艺性状。品种抽穗期长短历来是水稻育种中的一个重要的目标性状，通过育种方法改变各类水稻的抽穗期，对水稻生产发展具有十分重要的意义。

水稻作为短日照模式植物，其抽穗期受到了内部遗传因素和外界环境的精确调控。近年来，有关水稻抽穗期的分子遗传调控机制研究，已取得了一定进展，例如，水稻成花素基因Hd3a(Heading date 3a)和RFT1(RICE FLOWERING20LOCUS T1)。其中短日照条件下Hd3a是主要的成花素基因，其蛋白通过维管束运输到茎顶端并诱导水稻抽穗；长日照条件下RFT1是主要的成花素基因。张启发等克隆了调控水稻抽穗期的基因Ghd7。2010年，薛红卫等鉴定了调控水稻开花的关键基因EL1，其编码一个酪蛋白激酶I，该蛋白的功能缺失导致水稻早花；同年，万建民等克隆了一个控制抽穗期和产量性状的关键位点DTH8，该基因在长日照条件下能够下调Ehd1和Hd3a的表达，延迟水稻开花；短日照条件下，则促进水稻开花。储成才等获得一个水稻晚花突变体lvp1，LVP1基因编码一个含有SET结构域的组蛋白甲基转移酶SDG724，研究表明，LVP1/SDG724具有体内和体外组蛋白H3K36甲基转移酶活性，可以通过表观遗传调控OsMADS50和RFT1的表达，进而调控水稻长日照开花途径。2015年，吴昌银等人鉴定一个E3泛素连接酶HAF1，无论在短日照和长日照条件下，haf1突变体均表现出晚花表型。2016年，林鸿宣等发现一个黄素单核苷酸结合蛋白OsHAL3，在短日照条件下，过表达OsHAL3导致早花表型，而下调OsHAL3表达则会延迟开花。2018年，丁勇等人发现，水稻具有H3K4me3甲基转移酶活性的TRX类蛋白OsTrx1可以促进开花。中国专利CN202111051863.8公开了水稻OsFLZ2基因在调控禾本科植物抽穗期中的应用，首次证明了水稻基因OsFLZ2在调控水稻抽穗期中的功能，构建的过表达OsFLZ2基因的载体转化植株出现晚花的表型；敲除OsFLZ2基因的载体转化植株则表现出早花的现象。公告号为CN201710837761.6的专利公开了OsCOL15基因在调控水稻抽穗期中的应用，通过遗传转化实验，证明过表达OsCOL15基因在短日照和长日照条件下均延迟水稻抽穗。

组蛋白赖氨酸甲基化/去甲基化是一种重要的表观遗传修饰。植物JumonjiC蛋白具有保守和特异性，已被证明可以逆转组蛋白甲基化，且与植物生长发育、病原菌抗性和盐胁迫耐性等相关。JumonjiC(jmjC)蛋白通过氧化反应催化赖氨酸去甲基化，需要Fe(II)和α-酮戊二酸作为辅助因子。水稻OsJMJ718是一种jmjC蛋白，能特异去除组蛋白H3K9位点的甲基化修饰从而激活基因的表达。目前，关于OsJMJ718蛋白对水稻抽穗期的影响还未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种水稻抽穗期相关基因OsJMJ718及其编码蛋白的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：